TGF-β与Hp相关性胃黏膜炎症反应关系的研究进展

黄懋敏,张丁丁

(1遵义医学院免疫教研室，贵州遵义563000;2四川省医学科学院·四川省人民医院人类疾病基因研究重点实验室；3电子科技大学医学院)

幽门螺旋杆菌(Hp)是由1982年澳大利亚科学家Barry Marshall和 Robin Warren首次发现并命名的一种革兰染色阴性微需氧螺旋杆菌，在人的胃黏膜有很强的定植能力。全球约50%左右成年人感染Hp，约75%胃癌与Hp感染密切相关[1]。Hp感染后可能通过诱导免疫细胞(包括巨噬细胞、T细胞和B细胞)活化、促炎症因子的释放，从而促进慢性炎症乃至胃癌的发生[2]，Hp的根除能有效降低炎症反应和胃癌的发病率[3]。1994年国际癌症研究机构将Hp列为Ⅰ类致癌物。

Hp相关性胃炎在临床发病率高，虽然可以通过服用抗生素和抑酸药物进行治疗，但易复发，其致病机制成为近年研究热点。Hp感染引起的炎症介质在致病过程中发挥着重要作用，其中转化生长因子β(TGF-β)是一种多效性细胞因子，可通过TGF-β相关信号通路，识别和调节炎症反应的启动，抑制免疫应答和调节肿瘤的发展[4]。TGF-β是一类由多细胞分泌具有多重生物学效应的多肽类细胞因子，1983年首次由Assoian等在人血小板中成功提取，可调节细胞增殖与凋亡、伤口愈合、血管生成以及肿瘤生成转移，介导组织和器官的正常生长发育、参与机体免疫反应和炎症过程等。本文对TGF-β在Hp感染相关性胃炎炎症过程中的作用进行了综述。

1 TGF-β及其受体结构

TGF-β超家族是由超过30种结构相关的多肽组成，包括TGF-βs、活化素(activins)、骨形态发生蛋白、生长分化因子、胶质细胞源性因子[5]。TGF-β是TGF-β超家族中的典型代表，在哺乳动物中以三种亚型存在：TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3。TGF-β1是TGF-β的主要存在形式，在上皮细胞、内皮细胞和造血细胞中表达，存储在具有生物活性的物质中，包括信号肽、潜伏相关肽和成熟肽；TGF-β2常表达于上皮细胞和神经细胞；TGF-β3主要在间充质细胞中表达。TGF-β受体(TβR)是TGF-β细胞膜表面高亲和力结合蛋白，根据分子结构和功能特征分为三类，分别是Ⅰ型受体(TβR-Ⅰ)、Ⅱ型受体(TβR-Ⅱ)和Ⅲ型受体(TβR-Ⅲ，也称为附属受体),均属单个跨膜α螺旋受体。其中TβR-Ⅰ和TβR-Ⅱ是信号转导过程中所必需的，TGF-βs必须同时与以上两种受体(形成异二聚体)结合才能活化下游的效应分子进而激活信号传导，TβR-Ⅱ可以不依赖TβR-Ⅰ直接与TGF-βs结合，但是需要TβR-Ⅰ向下游传递信号；TβR-Ⅲ作为协同受体不直接参与信号转导过程，主要是调节TGF-βs与信号受体结合，将TGF-β2呈递给TβR-Ⅱ，以参与信号传导。

2 TGF-β/Smad及非TGF-β/Smad信号通路

TGF-β主要激活Smad依赖信号通路和Ras/促细胞丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路等非Smad依赖信号通路，调节相应的生物学反应。

2.1 TGF-β/Smad信号转导通路 TGF-β/Smad信号转导通路是TGF-β经典的信号通路，由TGF-β超家族、TGF-β受体和Smad蛋白家族组成。TGF-β与Ⅰ型受体的结合依赖于Ⅱ型和Ⅲ型受体的共同作用，活化的TGF-βRⅠ诱导Smad2蛋白和Smad3蛋白激活并形成Smad2/3复合物，该复合物与Smad4蛋白相互作用并进入细胞核，开启Smad依赖信号通路。Smads蛋白是TGF-βRⅠ的直接作用底物，参与受体和配体作用信号在细胞质与细胞核的传递过程，活化后的Smads蛋白在胞核中与共激活子和共抑制子结合，从而调节靶基因的表达和转录，包括锌指转录因子、锌指E盒蛋白1、基质金属蛋白酶、纤溶酶原激活物抑制剂1、结缔组织生长因子、IL-6等。

TGF-β在Smad依赖信号通路转录水平上通过活化因子和协同抑制因子的调节来唤起细胞反应。环磷腺苷反应元件蛋白结合蛋白或病毒结合蛋白P300的表达，增强了Smad4依赖信号通路的转录活性，而锌指蛋白451在Smad3/4复合物的作用下抑制P300对TGF-β的反应[6]。

Smad7是TGF-β1/Smad信号转导通路中的重要负性调控因子，可以与活化的TGF-β1受体(TGF-β1R)结合，阻断Smad2和Smad3与受体相互作用以及磷酸化，从而干扰Smad2和Smad3的活化，抑制TGF-β1/Smad信号转导[7]。Smad7可与一系列泛素连接酶Smurf1、Smurf2和NEDD4等相互作用，当Smad7/Smurf复合物与TGF-β1R结合时，这些泛素连接酶可以通过蛋白酶体和溶酶体途径来诱导TGF-β1R的降解[8]。泛素特异性蛋白酶4作用于泛素连接酶,保护TGF-β1R不被降解，增强TGF-β信号。Hp感染还可通过活化Smad7(Smad家族成员)来抑制TGF-β信号通路，在人胃腺癌(AGS)细胞中，Hp刺激固有膜中单个核细胞TGF-β信号通路，抑制Smad7的表达，Smad7与TGF-β信号通路在Hp感染情况下作用机制尚待深入研究。

2.2 非TGF-β/Smad依赖信号通路 除了经典的TGF-β/Smad依赖信号通路，TGF-β还可以激活非TGF-β/Smad依赖信号通路，如蛋白激酶磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B信号途径、MAPK信号途径、细胞外信号调节激酶信号途径等。TGF-β也参与免疫系统的调节，能有效地抑制CD4+、CD25+和调节性T细胞(Tregs)，维持内环境的稳定和促进免疫耐受，通过促进Foxp3基因表达和Treg的产生，抑制淋巴细胞和单核-吞噬细胞活化。

这些Smad依赖和非Smad依赖信号通路参与调节细胞的增殖和分化，TGF-β具有调节细胞功能的作用,既可以通过Smad依赖信号通路使细胞周期停滞在G1期[9]，抑制细胞增殖，也可以通过激活非Smad依赖信号通路如p38/MAPK信号通路诱导细胞凋亡[10]。

3 TGF-β1与Hp感染相关性胃黏膜炎症反应的关系

由于胃黏膜中TGF-β1是TGF-β的主要存在形式，因而以TGF-β1为例，阐述TGF-β1对Hp感染相关性胃黏膜炎症反应的影响。

3.1 TGF-β1表达水平增加 宿主细胞通过模式识别受体(PRR)，如Toll样受体，维甲酸诱导基因-1蛋白质和核苷酸结合寡聚化结构域样受体，来识别病原体相关分子模式。PRR可调节信号通路的转导，包括NF-κB信号通路，进一步上调炎症因子的表达，最终导致免疫反应的激活。Wu等[11]通过动物实验发现，在Hp感染之后TGF-β显著增加，可能是因为存在一种蛋白因子诱导其产生，该蛋白因子还可能介导宿主免疫应答，参与Hp感染的致病机制。TGF-β增强了Hp在宿主细胞中的黏附和定植[12]。作为一种潜在的持续性炎症介质，TGF-β1可以被巨噬细胞和淋巴细胞等多种细胞诱导。在Hp感染的非化生性萎缩性胃炎患者中，TGF-β1的表达与病情严重程度有关[13]。Rahimian等[14]通过观察Hp感染阳性和阴性者胃黏膜活检组织，发现TGF-β1 mRNA的表达在阳性组高于阴性组，VacA蛋白能使TGF-β1mRNA表达增加并且抑制T细胞增殖和免疫反应，TGF-β1在Tregs作用下对免疫反应起负调节作用，有利于Hp持续性黏附于胃黏膜。另外，Hp感染阳性胃炎和消化性溃疡患者血清IL-17A、IL-23和TGF-β水平高于Hp感染阴性患者[15]，提示Hp感染相关性炎症与这些细胞因子有关。Li等[16]在慢性胃炎患者中对增殖细胞核抗原、TGF-β、TGF-βRⅠ和Smad7蛋白进行免疫组化染色，发现后三者在Hp感染阳性患者中的表达高于Hp感染阴性患者，提示TGF-β1和Smad7可能在Hp感染的进展中发挥重要作用。

3.2 TGF-β1表达水平降低 Jo等[12]发现，在Hp感染引起的胃黏膜炎症中TGF-β1的表达低于由非甾体类抗炎药物引起相同程度的胃炎患者，且炎症程度与胃黏膜中TGF-β1的表达水平呈负相关。在细胞试验中发现，感染Hp之后TGF-β1表达下降，24 h后开始升高，但持续时间不长，在48 h恢复到感染前状态，该研究小组指出TGF-β1表达下降可能通过宿主产生的防御机制，以避免Hp在胃黏膜上附着。TGF-β1还可通过抑制H2O2的释放来抑制巨噬细胞呼吸爆发，故TGF-β1的表达下调使巨噬细胞呼吸爆发，产生氧化应激反应导致萎缩性胃炎的发生及其他严重的临床后果[12]。Jo等[12]还报道在Hp感染阳性患者中TβRⅠ和TβRⅡ的表达较Hp感染阴性组显著降低，TβRⅠ和TβRⅡ的表达降低，削弱了TGF-β对细胞增殖的抑制作用，使胃黏膜细胞大量增生[17]。

3.3 TGF-β1参与免疫逃逸 Hp的毒力因子有多种方式来逃避宿主的免疫应答反应，参与胃黏膜慢性炎症反应。一旦感染Hp，胃黏膜就会有T细胞浸润，包括CD4+T细胞[18]，幼稚的CD4+T细胞分化为Th1、Th2、Th17和Treg亚群[19]。CD4+T细胞优先分化为Th17细胞，产生IL-6和TGF-β1[20]，TGF-β通过上调转录因子Foxp3的表达来增加Treg，从而抑制有抗原特异性的调节性T细胞的活化增殖，发挥抗炎作用。Hp感染使TGF-β1和TGF-β2表达增加，进一步诱Treg抑制免疫反应，有利于Hp的定植和炎症的持续[21]，根除Hp毒力因子CagA和VacA之后这种情况消失[20]。然而，胃上皮细胞和单核细胞通过CagA和VacA独立机制优先分泌TGF-β[15]。在Hp相关性消化性溃疡和胃炎患者中可能通过上调与TGF-β有关的Th17细胞从而产生相应的作用[19]，另外，炎症反应会根据细胞因子的类型和其分泌水平而发生变化[15]。

TGF-β超家族的成员参与胚胎干细胞和癌症干细胞的维持和分化作用，与胃癌、乳腺癌、结肠癌等的发生过程也有关。激活的TGF-β/Smad信号通路可以诱导上皮-间质化转变，从而启动肿瘤的侵袭和转移[22],也可以通过血管内皮生长因子介导细胞凋亡从而诱导肿瘤血管形成[23]。

4 展望

TGF-β是一种多功能细胞因子，在Hp感染的致病过程中可通过调节自身及其相应受体的表达来参与胃黏膜慢性炎症反应。TGF-β在炎症反应、免疫反应和肿瘤的发生以及转移中都发挥着重要作用，在Hp感染相关性炎症过程中，可出现表达增加、降低以及参与免疫逃逸等不同效应。TGF-β的效应不仅取决于该家族成员自身特性，还与受体、配体等靶细胞的类型和特征有关，在不同的信号通路、不同反应阶段，产生不同生物学效应，其信号转导也会出现不同的调控机制。

在对信号通路和机制的研究过程中，不仅需要对信号通路组分的改变进行研究，还需要考虑对信号转导通路调节、转录水平的调控失衡以及形成对细胞增殖分化异常有关的影响。TGF-β在肿瘤的发生中也呈现双重效应。肿瘤早期,TGF-β具有肿瘤抑制作用，而在进展期，随着TGF-β合成的增加,TGF-β抑制免疫反应刺激肿瘤血管生成,为肿瘤细胞的生长和转移提供合适的微环境,从而起着肿瘤促进作用。

深入了解TGF-β在Hp感染相关疾病中的调节机制，在胃黏膜感染Hp早期对患者进行临床治疗，减轻慢性炎症反应，防止胃黏膜发生萎缩、肠上皮化生甚至癌变等病理改变，为临床诊治提供帮助。

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